廉价天然气能否让氢动力汽车复兴?

氢燃料电池汽车仍然罕见,但可能在新近丰富且廉价的天然气中找到盟友

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在过去几年里,只有电影明星和少数消费者能够在美国获得氢燃料电池汽车,但现在,这些零排放汽车有望在2015年至2017年左右大规模涌现。

目前,只有少数燃料电池电动汽车 (FCEV) 可以租赁,而且几乎都在加利福尼亚州,那里的加油站正在缓慢涌现。


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今年早些时候,人们发现模特转型的女演员黛安·克鲁格 (Diane Kruger) 驾驶着梅赛德斯-奔驰 F-Cell,这是该公司的小型燃料电池汽车,美国环保署 (EPA) 的综合评级为 52 英里/加仑,每次加满氢气的续航里程为 190 英里。

另一位著名的早期采用者、女演员杰米·李·柯蒂斯 (Jamie Lee Curtis) 被发现驾驶本田汽车公司的 FCX Clarity,该车的 EPA 评级为 60 英里/加仑,续航里程为 240 英里。

在新的联邦燃油经济性标准中,美国环保署认为氢燃料电池汽车是减少温室气体排放的“游戏规则改变者”,该标准要求轻型车辆到 2025 年达到 54.5 英里/加仑的平均车队评级。该机构在法规中为汽车制造商建造 FCEV 提供信贷,希望加快其在市场上的首次亮相。

加利福尼亚州一直在提高燃油经济性的道路上发挥带头作用。州法规正在推动到 2025 年使 15% 的车队为零排放汽车。到 2050 年,加州空气资源委员会预计该州的大部分车辆都可以使用氢气。

FCEV 享有电动汽车的许多优点:它们安静、操控性好且没有尾气排放。与插电式汽车不同,它们不受尺寸、续航里程或充电时间长的限制。驾驶员只需在有氢气的地方加满氢气,然后就可以出发了。

“人们关注的焦点大多集中在插电式汽车上,因为它们今天正在销售。 然而,从州和政策的角度以及汽车制造商的角度来看,他们意识到[电动汽车]的吸引力将有限,”加州燃料电池合作伙伴关系执行董事凯瑟琳·邓伍迪 (Catherine Dunwoody) 表示,该合作关系是一个旨在促进氢燃料电池汽车商业化的公私合作项目。

“他们真的将燃料电池汽车视为一种真正取代我们今天驾驶的汽车的全电动、零排放汽车,”她说。

加利福尼亚州 5 年内将有 50,000 辆汽车?
尽管这仍然是一个遥远的目标,但 FCEV 有朝一日可以取代传统汽油汽车的想法似乎比以往任何时候都更有可能。

能源部的研究帮助将汽车燃料电池的成本降低了 80%。一项全国性 FCEV 示范的结果表明,虽然低于一箱汽油的续航里程,但一箱氢气的续航里程一直在增加,现在有数千辆汽车准备上市。

经过数十年的测试,汽车制造商预计到 2017 年将在加利福尼亚州的道路上投放 50,000 辆氢燃料电池汽车,邓伍迪说。

梅赛德斯表示,计划在 2014 年发布一款量产的 FCEV,并在未来几年推出一款氢动力 SUV 或大型轿车。 本田全球首席执行官伊东孝伸上周表示,本田认为 FCEV 是“最终对环境负责的汽车”,并将于 2015 年开始在日本推出一款全新的燃料电池电动车型,随后在美国和欧洲推出。

丰田汽车公司美国分公司总裁兼首席执行官吉姆·伦茨表示,他的公司也将在 2015 年在其产品阵容中增加一款氢燃料电池轿车(Greenwire,8 月 15 日)。

韩国汽车制造商现代汽车公司对燃料电池汽车“非常非常看好”,现代汽车美国公司首席执行官约翰·克拉夫西克在本月早些时候举行的第五届国际环保汽车大会上表示,该公司在会上展示了其图森 ix FCEV。 现代计划到 2015 年生产多达 10,000 辆 FCEV。

通用汽车公司尚未发布任何公告,但正在寻求在 2017 年左右推出燃料电池选项,通用汽车公司车辆、燃料和先进技术政策经理丹尼尔·弗雷克斯表示。

福特汽车公司在 20 年来一直在开发 FCEV,并继续与戴姆勒股份公司合作研究燃料电池堆技术。 但该公司只有在“我们能够为客户提供具有成本竞争力的、高价值的性能,同时对福特来说在商业上也有意义时”才会将燃料电池动力系统添加到其产品阵容中,电气化研究首席工程师斯科特·斯塔利表示。

雷诺-日产联盟也在与戴姆勒股份公司建立战略合作伙伴关系,以制造氢燃料电池汽车。 去年,日产宣布已与另外 12 家公司合作,在日本推出 FCEV 并开发氢基础设施。日产北美公司产品规划和战略总监马克·佩里表示,该公司预计将在未来五年内以 50,000 美元至 60,000 美元左右的价格向市场提供 FCEV。

“但如果你认为电动汽车 [电动汽车] 基础设施很困难,那就等氢气吧,”佩里说。

加油站在哪里?
在美国,在任何一种选择都被认为是方便的之前,都需要为电动汽车和 FCEV 建设更多的加油站。 但至少电网遍布全国。 相比之下,氢气要难找得多。

加州空气资源委员会计划到 2015 年底建立一个由 68 个氢气站组成的网络,以服务于新兴的 FCEV 市场。根据美国能源部的《2011 年燃料电池技术市场报告》,该州目前有 9 个公共接入站、14 个私人站和另外 14 个已获得资金或正在开发的站。

根据邓伍迪的说法,要达到 68 个站点的目标将花费大约 6500 万美元。 困难在于在汽车上路之前让能源公司为加油站买单。

下一个挑战是将氢气输送到加油站。

一种选择是从主要位于墨西哥湾沿岸的集中生产设施用卡车运送氢气,那里的氢气用于炼油厂以脱除燃料中的硫。 但为越来越多的 FCEV 加油的最佳和最便宜的途径可能是利用现有的天然气管道系统,该系统已经纵横交错地遍布全国,供应美国约四分之一的能源。

可以使用可再生能源通过称为电解的过程将氢与水分子分离,从而在没有上游排放的情况下制造氢气。 但如今,大多数氢气都是由天然气制成的,这使得氢气的成本更接近汽油的成本,但 FCEV 的碳排放量比汽油汽车低约 50%。

美国页岩气的繁荣为天然气创造了业内专家预计的长期、低且稳定的价格。 这种转变为专用天然气汽车和燃料电池汽车的开发注入了新的活力。

“在此之前,人们认为我们必须建造独立的加油站,”一家主要的氢气生产商空气产品和化学品公司的全球业务总监爱德华·基切克表示。“我认为人们已经意识到需要利用今天现有的所有基础设施来过渡到一种新的燃料。”

压缩天然气 (CNG) 乘用车在 EPA 的 2017-2025 年款温室气体规则中获得了激励,原因是它们将有助于铺平 FCEV 的商业化道路。

根据 EPA 的说法,对 CNG 汽车燃料箱的改进可能会直接为氢燃料箱带来收益,因为它们面临着在不限制汽车续航里程的情况下安全经济地存储气态燃料的相同挑战。 提高 CNG 汽车的可用性还可以将天然气带到更多的加油站,这些加油站可以在现场转换为氢气,并有助于克服 FCEV 的基础设施障碍。

与天然气站和汽车的联盟?
但是,用于客运的 CNG 汽车有其自身的障碍需要克服。 与 FCEV 一样,公共加油站的数量很少,汽车价格昂贵,燃料箱笨重且续航里程有限(EnergyWire,7 月 20 日)。

本田思域天然气汽车是目前美国唯一提供的轻型 CNG 车型。 它的驾驶方式与普通的汽油动力汽车相似,但产生的温室气体排放量比汽油或柴油汽车少 20% 到 30%。 由于天然气价格低廉,思域天然气汽车还可以节省 30% 到 40% 的燃料成本。 但燃料箱占用了大部分后备箱空间,而且标价比传统的思域高出约 7,000 美元,这款车必须行驶很长的距离才能收回成本。

本田将因在 2017-2025 年的新燃油经济性规则下生产 CNG 汽车而获得少量信贷,但与此同时,该公司计划将其在印第安纳州格林斯堡工厂的产量保持在 2,000 至 3,000 辆左右的稳定水平。

为了实现 2025 年的目标,该公司正在同时推进所有技术,包括将传统汽油汽车的燃油经济性提高 10% 的地球梦动力系统技术。

“我们不会把宝押在任何一种技术上。我们正在推进 CNG、燃料电池、插电式混合动力汽车和电池电动汽车,因为没有任何一种技术掌握着世界能源未来的关键,”美国本田公司环境和能源战略高级经理罗伯特·比恩菲尔德表示。

其他汽车制造商也在追求一系列节能技术。 一些主要的汽车制造商在国际上提供能够使用 CNG 的汽车,但似乎没有人急于进入美国 CNG 乘用车市场。

例如,福特在德国至少提供了两款 CNG 汽车,分别是福特 C-MAX CNG 和福特福克斯 CNG,以及在印度的福特 Ikon Flair CNG。该公司在美国为车队提供轻型 CNG 汽车,但尚未宣布任何向公众提供专用 CNG 乘用车的计划。

同样,大众汽车公司在欧洲提供 CNG 汽车,但在美国不提供,也没有制定计划,因为基础设施缺乏,消费者需求非常低。

菲亚特是全球领先的压缩天然气 (CNG) 汽车制造商,提供包括小型乘用车、公共汽车和大型卡车在内的所有类型的 CNG 汽车。该公司占据欧洲 CNG 汽车市场 80% 以上的份额,并有可能成为美国天然气汽车市场的主要参与者。

菲亚特的全球业务合作伙伴克莱斯勒集团有限责任公司(Chrysler Group LLC)的监管事务主管雷格·莫德林(Reg Modlin)在七月份向参议院能源和自然资源委员会作证时表示,“对天然气动力汽车在市场上取得成功的潜力感到兴奋”。但目前,该公司专注于重型汽车领域,因为卡车和货车更容易安装大型燃料箱。

天然气动力汽车正在追赶
尽管美国拥有丰富的天然气资源,但在采用天然气汽车方面却远远落后于其他国家。全球有 1500 万辆天然气汽车,而在美国只有 12 万至 13 万辆,仅占新车销量的 1% 以下。

代表天然气行业的 Drive Natural Gas Alliance(天然气驱动联盟)的执行董事凯瑟琳·克莱(Kathryn Clay)表示,这种滞后“更多地与能源格局发生了巨大变化以及市场正在努力追赶这一事实有关”。该联盟为新的燃油经济性规则下的积分进行了积极游说。“但它正在追赶。”

一些预测显示,未来二十年销量将跃升至 10%。

但认为天然气汽车能够足够迅速地普及,以在全国各地建立加油站,以便燃料电池电动汽车(FCEV)能够获得氢燃料,这充其量只是一种赌博。

目前也没有经济有效的方法在加油站现场捕获天然气制氢过程中产生的二氧化碳,这将损害任何气候效益。在集中式设施中进行碳捕获将更可行。

然而,真正的障碍是协调两种新兴、昂贵且可能具有竞争性的技术的扩张的后勤保障。

国际清洁交通委员会项目主管尼古拉斯·卢特西(Nicholas Lutsey)表示,“对于天然气行业的人来说,希望并等待氢燃料电池汽车以制定共同战略,这不是一个好策略”。“如果我真的想要燃料电池汽车,我认为也没有必要经历天然气汽车这一步。”

经环境与能源出版有限责任公司许可,转载自Climatewire。www.eenews.net,202-628-6500

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